НАНОСТРУКТУРА И МИКРОТЕКСТУРА АНТРАЦИТОВ

Резюме

В работе обсуждаются результаты исследований антрацитов из Европы, Азии, Африки и Северной Америки. Исследованные антрациты отражали все стадии метаморфизма – от семи-антрацитов до мета-антрацитов, последние отвечают последней стадии метаморфизма перед преобразованием углистого вещества в семи-графит. Исследования наноструктуры и микротекстуры концентрировались на поисках общих свойств строения этой группы метаморфизованного органического вещества без учета локальных геологических условий метаморфизма.

Наноструктура антрацита была исследована с помощью высокоразрешающего просвечивающего электронного микроскопа (HR TEM), рентгеновского диффрактометра и рамановского спектрометра. В исследованных антрацитах были установлены три основных элемента структуры:
а)одиночные, изолированные слои (не всегда плоские) из сконденсированных ароматических колец;
b)слои, сгруппированные в пакеты, штабеля (в среднем от 3 до 7 слоев);
с)атомы «аморфного угля».

Во всех исследованных антрацитах сосуществуют все три элемента структуры. Количество атомов «аморфного угля» уменьшалось, а среднее количество слоев в пакетах возрастало от 3 до 7 вместе с ростом степени метаморфизма. Кроме того, толщина слоев изменялась от 1,8 нм для семи-антрацитов и до 4,8 нм для мета-антрацитов.

Микротекстура антрацитов была исследована с помощью просвечивающего электронного микроскопа (наблюдения в темном поле – DF TEM) и измерения коэффициента отражения поляризованного света. Во всей выборке антрацитов было выделено четыре типа микротекстур:
A) зерна или области, характеризующиеся отсутствием какой-либо текстуры, то есть отсутствием упорядочивания слоев и пакетов.
В) области, в которых существует статистически выделенное, преимущественное направление ориентации слоев и пакетов.
С) области, в которых существует статистически выделенная плоскость преимущественной ориентации слоев и пакетов (дефектные ламели).
D) зерна с идеальным параллельным расположением слоев и пакетов относительно выделенной плоскости (идеальные ламели).

В семи-антрацитах доминирующими были микротекстуры типа (А) и (В) и очень редко наблюдались зерна с микротекстурой типа (С), а в мета-антрацитах преобладали микротекстуры типа (В) и (С) с повышением доли микротекстуры типа (D).

Объемная доля, проникновение разных наноструктур и микротекстур, а также отсутствие четких границ между ними, изменяются не только в разных пробах исследуемого антрацита, но также в пределах одной пробы антрацита. Исследования показали, что неоднородность наноструктур и микротекстур является неотъемлемой чертой всех исследуемых антрацитов. Это свойство не связано со степенью метаморфизма исследуемого вещества.